應(yīng)用於12吋邊光式lcd背光模組之led光源轉(zhuǎn)成線光源設(shè)計(jì)研

1、應(yīng)用於應(yīng)用於12吋邊光式吋邊光式LCD背光模組之背光模組之LED光源轉(zhuǎn)成線光源設(shè)計(jì)研究光源轉(zhuǎn)成線光源設(shè)計(jì)研究AStudyoftheDesignofTransferringLEDLighttoLinearLightasAppliedto12InchSideTypeLCDBacklightModule黃顯川黃顯川葉志庭葉志庭清雲(yún)科技大學(xué)電機(jī)工程研究所中壢市健行路229號(hào)EMail：摘要摘要液晶顯示器面板使用發(fā)光二極體為光源時(shí)容易造成亮度不均

2、的問題，本文藉由液晶顯示器背光模組的導(dǎo)光板向前延伸5mm，利用該區(qū)設(shè)計(jì)一擴(kuò)光區(qū)使得LED點(diǎn)光源經(jīng)由該區(qū)可獲得兩次的擴(kuò)光效果，成功地將點(diǎn)光源轉(zhuǎn)成近似冷陰極管的線光源效果，LED輸出光的線性特性可達(dá)94.3%以上。最後並以寬螢?zāi)坏?2吋液晶顯示器面板進(jìn)行模擬比對(duì)LED線光源及CCFL光源，結(jié)果顯示導(dǎo)光板的出光特性極為相似。關(guān)鍵字：液晶顯示器、導(dǎo)光板、冷陰極螢光管AbstractTheproblemofusingLEDasthelightso

3、urceoftheliquidcrystaldisplaypanelswilleasilycauseunevennessofluminance.Weextend5mmoftheleadingofthelightguideplateofthebacklightmoduleftheliquidcrystaldisplayusingthatplacetodesignalightextensionareathroughthatitwillach

4、ievetwicetheeffectoflightexpansionthusachievingtheeffectoftransferringtheLEDpointlightsourceintothelinetypesourceoftheCCFL.ThelinearoutputofthelightemissionoftheLEDcanbeover94.3%.Awidescreen12inchliquidcrystaldisplaypane

5、lwasusedassimulationtocomparethelinetypeLEDlightsourcewiththatofCCFLwiththeresultthattheacteristicsofthelightemissionofthelightguideplatesofbothareverysimilar.Keywd:LiquidcrystaldisplayLightGuidePlateColdCathodeFluescent

6、Lamp1.前言前言小尺寸液晶顯示器背光模組受限於空間及避免使用高壓等因素而選用發(fā)光二極體為光源，由於發(fā)光二極體所放射的光有一定的擴(kuò)散角度，如果直接將發(fā)光二極體所放射的光導(dǎo)入導(dǎo)光板會(huì)使得背光模組不易達(dá)到均勻出光，其中以發(fā)光二極體發(fā)光的擴(kuò)散角度區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)亮帶及邊緣呈現(xiàn)暗帶為其最常見問題。目前解決的方式就是將導(dǎo)光板上的擴(kuò)散網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)成以發(fā)光二極體為中心呈同心圓方式佈置[1]，或者利用光學(xué)透鏡將發(fā)光二極體的發(fā)光角度擴(kuò)大[2]，或者另外增加一組光學(xué)

7、組件使多顆LED所放射的光經(jīng)由該組件轉(zhuǎn)成近似線光源的特性[34]。然而從實(shí)用經(jīng)濟(jì)的考量，同心圓方式的擴(kuò)散網(wǎng)點(diǎn)除了增加網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)的困難度外也會(huì)增加生產(chǎn)成本。將LED的點(diǎn)光源經(jīng)由外加的光學(xué)組件轉(zhuǎn)成近似冷陰極管的線光源是個(gè)不錯(cuò)的構(gòu)想，轉(zhuǎn)成線光源後即可以使用傳統(tǒng)矩陣式的擴(kuò)散網(wǎng)點(diǎn)來設(shè)計(jì)導(dǎo)光板，降低設(shè)計(jì)上的困難度，可是無形中也多出了一組光學(xué)組件，增加了組裝困難度及成本。近年來小型液晶面板逐漸朝向輕薄化的設(shè)計(jì)，導(dǎo)光板的厚度也減小至0.8mm左右，換句話

8、說想在導(dǎo)光板前加光學(xué)組件來將LED的點(diǎn)光源轉(zhuǎn)成線光源不管在設(shè)計(jì)或組裝的困難度皆增加不少。有鑑於此，本文提出將LED點(diǎn)光源轉(zhuǎn)成線光源的光學(xué)組件放入導(dǎo)光板一起設(shè)計(jì)概念，也就是將點(diǎn)光源轉(zhuǎn)成線光源的光學(xué)設(shè)計(jì)與導(dǎo)光板設(shè)計(jì)合而為一。藉由導(dǎo)光板向外延伸5mm，利用這塊區(qū)域進(jìn)行設(shè)計(jì)兩排半圓形平凸孔來進(jìn)行兩次的擴(kuò)光作用以達(dá)到均勻線光源的輸出。這種方式設(shè)計(jì)可兼顧傳統(tǒng)以線光源為主的導(dǎo)光板使用矩陣式擴(kuò)散網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)的方便性及使用LED光源的優(yōu)點(diǎn)亦不會(huì)增加組裝的困難

9、度。2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本文以五十顆LED進(jìn)行12吋寬螢?zāi)浑p邊光型導(dǎo)光板設(shè)計(jì)，12吋寬螢?zāi)槐彻庀到y(tǒng)之導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)如圖1所示。我們藉由設(shè)計(jì)半圓形平凸孔方式來改變光前進(jìn)的方向，於導(dǎo)光板向外延伸5mm作為擴(kuò)光區(qū)，在擴(kuò)光區(qū)設(shè)計(jì)兩排平凸孔，於LED入光處設(shè)計(jì)一排半圓形平凸孔做第一次的擴(kuò)光作用，並於該區(qū)中設(shè)計(jì)另一排半圓形平凸孔作為第二次的擴(kuò)光作用，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。從光學(xué)理論得知，半圓柱型結(jié)構(gòu)的孔有擴(kuò)光作用，平凸孔結(jié)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)簡單亦可減少入射光經(jīng)由

10、擴(kuò)光區(qū)被反射的情形，為了避免鑿孔造成嚴(yán)重的漏光，設(shè)計(jì)來導(dǎo)光板則可以方便運(yùn)用傳統(tǒng)以CCFL為主的網(wǎng)點(diǎn)設(shè)計(jì)方式，一則可以避免LED的點(diǎn)光源設(shè)計(jì)的困難度，二則直接使用導(dǎo)光板前端作為擴(kuò)光區(qū)，可省去外加光學(xué)組件的組裝困難度及降低製造成本。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]YasuhiroTanoueMasayukiShinoharaJunichiTakagiJunichiroTsuji“Planelightsourceapparatus”UnitedStat

11、esPatentPN.20030058382Sep.202002[2]JinSeungChoiHwanYoungChoiJeeHongMinSuMiLeeJinHwanKimMoonGyuLee“Backlightunit”UnitedStatesPatentPN.20040130879Jun.32003.[3]TaiChengYulesLeuGaLaneChen“Lightguideplate”UnitedStatesPatentPN

12、.20040095743Aug.112003.[4]JeeHongMinHwanYoungChoiMoonGyuLeeJinSeungChoi”backlightunit”UnitedStatesPatentPN.20040130880Jun.52003.圖112吋LED光源轉(zhuǎn)線光源背光模組結(jié)構(gòu)示意圖圖3擴(kuò)光區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念示意圖01020304050600.80.911.11.21.31.41.51.61.71.81.92半徑(r)亮度